EAST 离子回旋波加热15MW 射频放大器的研究 - 核聚变与等离子体.PDF

第 30 卷 第 1 期 核 聚 变 与 等 离 子 体 物 理 Vol.30, No.1 2 0 1 0 年 3 月 Nuclear Fusion and Plasma Physics March 2010 文章编号：0254−6086(2010)01−0067−04 EAST 离子回旋波加热 1.5MW 射频放大器的研究 陈 根，毛玉周，赵燕平 (中国科学院等离子体物理研究所，合肥 230031) 摘 要：介绍了 EAST 上 ICRF 辅助加热系统 1.5MW 射频信号源中工作频率为 25 ～70MHz 的末级功率放大 器的研制工作，从最优工作参数、输入回路和输出回路三个主要方面详细分析了该级大功率宽频带射频放大器。 经比较，分析结果和测试数据显示了很好的一致性，这为实现 ICRF 加热系统的可靠运行奠定了基础。 关键词：EAST ；射频放大器；离子回旋波加热 + 中图分类号：TL61 2.11 文献标识码：A 1 引言 考虑特定的中和电路。此外栅地电路的输入阻抗 离子回旋波加热在受控热核聚变实验中是一 低，反馈系数小，有利于放大器的稳定，并且为前 种有效的辅助加热方法。为了在 EAST 装置中实现 级提供了相对平坦的负载。 这种加热方式，需要提供高功率宽频带的射频信 在电子管工作状态选择上，同时从兼顾电子管 号。高频分系统由三级功率放大器组成，实现 输出功率和板极效率考虑，选取导通角 θ 80 ，工 10dBm (25~70MHz)微波激励信号放大到 1.5MW。 作状态选为临界状态，板压利用系数ξ 0.9 [1] ，功 三级功率放大器相互独立，级联使用。第一级采用 率放大器呈现弱线性状态。参考电子管手册中典型 5kW 固态放大器，第二级 100kW 和第三级 1.5MW 工作状态选取板极电压 Ea 19.5 kV 。可分别计算剩 结构相似，都采用电子管谐振腔放大器。1.5MW 腔 余板压值 Eamin 、板极基波电压 Ua 、板极基波电流 体功率放大器是高频分系统的最重要部分，作为最 I a1 、板流脉冲I am 为[2] ： 终放大级，将前级传输来的 100kW(25~70MHz)射 Eamin (1−ξ)Ea (1) 频功率信号放大到 1.5MW，最终将微波能量注入到 Ua ξEa (2) ′ EAST 装置等离子体中。本级放大器主要是采用 I a1 2P / Ua (3) THALES 公司的金属陶瓷四极管 TH525 和配套的 / ( ) I I α θ (4) am a1 1 输入、输出匹配调谐回路组成。 ′